用于大尺寸测量的无长导轨激光光纤干涉仪

介绍了一种用于大尺寸，无长导轨干涉测量系统．该系统由两种干涉仪构成．半导体激光光纤干涉仪用于定位，Ｈｅ－Ｎｅ激光干涉仪用于测量光程差．文中还就提高定位精度，采用脉冲电流调制方法调制半导激光器作了介绍．实验中，采用１００ｍｍ导轨，测量距离为８００ｍｍ，测量误差为±２μｍ．     

光纤激光干涉测速

为了测量运动物体的速度,基于多普勒效应构建了光纤速度干涉仪.系统由光源发射器与接收器、非对称马赫-曾德尔光纤干涉仪、光电接收系统、数据处理4个部分组成.光电接收探测器采集不同时刻运动物体的反射光波形成的干涉条纹,通过对数据进行分析和计算,获得运动物体的运动速度和加速度剖面.在霍普金森杆测量实验中,为获得具有良好对比度的干涉条纹,激光光源谱带宽应优于50kHz,功率稳定度为0.07dB,测速范围和测量精度由光纤干涉仪的延迟光纤长度决定.干涉仪的标定可通过测量延迟光纤长度为100m时的条纹常数来实现.测量结果表明,由干涉信号求得的膛口速度和由光触发脉冲求得的膛口速度之间的误差在1‰以内.     

扫描干涉光刻机相位锁定系统设计

针对扫描干涉光刻机干涉图形相位锁定需求,提出并设计了干涉图形相位锁定系统。该系统采用零差相位干涉仪实现干涉图形相位漂移的高速高精测量,采用声光调制器以高速高精移频的方式进行干涉图形相位调制,并通过闭环反馈控制实现相位锁定。实验结果显示:系统闭环控制可实现±1/25个干涉图形周期的锁定精度,系统具有良好的相位锁定性能。该系统具有光路短、易于装调、激光利用率高等优点,未来用于扫描干涉光刻机更具优势。     

固体材料线胀系数的多光束干涉法测量

多光束干涉由于其干涉条纹精细,常用于测量微小物理量的变化.设计了一种测量固体线膨胀系数的装置,利用固体线膨胀时长度改变引起入射到法布里-波罗干涉仪的激光光束角度发生变化的特点,测量了固体棒的线膨胀系数.     

中频差Zeeman双折射双频激光干涉系统的实验研究

Zeeman双折射双频激光器能够输出3~40 MHz频差的双频激光,可用作高测速双频激光干涉仪的光源。针对这种激光器的特点,以频差约7 MHz的Zeeman双折射双频激光器为干涉仪的光源,建立了中频差双频激光干涉仪测量系统。经过与商用HP5528A双频激光干涉仪的比对测量实验得出,中频差双频激光干涉仪实验测量系统测量线性度小于0.002%,测量的标准不确定度小于0.1μm,证明了中频差双频激光干涉系统的可行性和针对这种光源采用的设计方案的正确性。     

实时测量表面形貌的正弦调制半导体激光干涉仪

设计了一种实时测量表面形貌的正弦相位调制半导体激光干涉仪,对其抗干扰的实时测量原理进行了分析．在该正弦相位调制干涉仪中,利用高速图像传感器探测干涉信号,该干涉信号通过信号处理电路实时鉴相得到被测表面所对应的相位分布,即可实时获得待测量物体的表面形貌．在实验中,测量了楔形光学平板的表面形貌,测量点为30×30个,测量时间小于10ms,重复测量精度为4．3nm．实验结果表明该正弦相位调制干涉仪的有效性．     

简谐振动微小振幅的激光干涉法测量原理

基於激光泰曼干涉仪，给出了等厚干涉场中某一点光强时间平均值遵循零阶贝塞尔函数变化规律，介绍了谐振微小振幅的测量原理。     

基于新型激光干涉仪的玻璃测厚实验装置

设计了一种用于玻璃厚度测量的空间相位调制型激光干涉仪,该干涉仪主要由垂直腔面发射激光器(VCSEL),单模光纤和线阵电荷耦合器件(CCD)组成,玻璃上、下表面的反射光产生双光束干涉,生成的空间相位调制干涉图像被CCD探测,图像的空间频率与玻璃厚度成比例,厚度测量分辨率可以达到纳米量级。该玻璃测厚教学实验装置具有体积小和成本低等优势,涉及光学干涉、激光原理、光电探测、现场可编程门阵列(FPGA)、电子电路、虚拟仪器、数字信号处理等诸多内容,适合于高年级本科生的教学实验。     

迈克耳逊干涉仪的调节技巧和应用

用白光作光源,调节迈克耳逊干涉仪的反射镜M1、M2相垂直,把白光换成激光即能看到等倾干涉条纹;在看到等倾干涉条纹基础上,按照干涉环陷入的方向转动中轮,直至条纹变粗、将要变直,再按照中轮的转向转动副尺,很快就能看到白光干涉条纹;用迈克耳逊干涉仪测量介质的折射率,精确度高、准确。     

基于原子干涉技术的精密重力测量研究

基于双光子受激拉曼跃迁的冷原子干涉仪,在基础物理研究和精密测量应用方面倍受关注,其中精密重力测量是原子干涉仪的重要应用之一.本文描述了原子干涉重力测量的原理,包括原子波包在重力场中的自由演化、激光与原子相互作用以及原子物质波的干涉过程;介绍了原子重力仪的典型实验设计、测量过程和发展趋势;综述了国内外小组在原子干涉重力测量方面的研究工作.此外本文还对当前原子干涉重力仪的主要噪声及系统误差进行了分析,介绍了背景振动、拉曼光相位噪声的抑制技术以及主要系统误差效应的评估方法.最后,本文还介绍了原子干涉测量技术在万有引力常数测量以及弱等效原理检验等基础物理研究中的应用.     

利用迈克尔逊干涉仪测量激光波长的误差分析

文章主要对大学物理实验迈克尔逊干涉仪测量激光波长的误差进行了分析,认为影响系统测量精度的主要误差来源包括干涉条纹的过细导致在读数过程中加入多条条纹的宽度而产生的误差,读数的误差和移动条纹过程引入误差,以及两个反射镜不严格垂直引入误差;并给出了详细的物理解释。     

基于光栅信号控制干涉图数据采样方法研究

该文介绍了红外光谱仪的发展,给出常用He-Ne激光控制干涉图采样的方法,并提出了一种基于光栅信号控制采样的方法。在傅里叶变换红外光谱仪中,干涉仪是其核心部件。红外光谱图由干涉图进行傅里叶逆变换得到,必须对等距离光程差采样才能得到完整干涉图。光栅栅距与位移一一对应关系,不仅保证了等光程差采样,而且光栅副与干涉仪集成,便于红外光谱仪系统小型化。     

同步移相干涉术的相位测量原理

同步移相干涉测量术是指在瞬间同时采集三幅以上具有一定移相间隔的干涉图的一种干涉测量技术.本文对一种同步移相干涉测量系统进行了琼斯理论分析,推导出该同步移相干涉仪各帧干涉图对应点的光强表达式,从而确定系统所得的相邻干涉图之间的移相步长为π/2,并得出了对应的波面复原算法.     

弓形结构冷原子干涉重力测量精度分析

为了提高冷原子干涉测量重力的精度,提出了一种弓形结构干涉方案.该方案通过改变施加在冷原子上的Raman脉冲的方向和数量,构造出弓形结构的干涉路径.根据激光传播相位得到干涉相位差和重力加速度的线性关系,其比例系数决定了干涉仪的灵敏度;利用费曼路径积分的方法计算原子波包的传播相位,并应用微扰理论分析重力梯度误差和地球自转误差;使用矩阵方法分析原子波包干涉不重合误差.与Mach-Zehnder型和四单向脉冲干涉仪相比,弓形结构的重力梯度误差和波包不重合误差均得到降低.又推导了含有多个弓形结构的干涉仪相位差与光脉冲相位和重力加速度的关系式,发现随着弓形结构数量的增加,干涉仪的灵敏度不断提高,但其提高的程度递减.     

FTIR光谱仪定镜准直误差分析及动态校正

通过对动镜倾斜时迈克尔逊干涉仪系统模型的理论分析,建立了干涉仪动镜与定镜的非准直状态下干涉光强分布的二维数学模型.得出干涉函数,进而得知动镜与定镜相对倾斜对干涉图的影响.从调制度和相位误差两方面对因动镜倾斜造成的准直误差进行了理论分析,得到各值最大误差容限的计算方法.最后提出实际定镜动态准直校正系统的参考激光干涉和定镜姿态控制系统的实现方案,并推导出动镜和定镜相对倾斜角度的理论计算方法.     

新型单频激光干涉技术

论述了一种新型单频激光干涉技术的原理和测量系统。该测量系统在迈克逊单频激光干涉仪的基础上采用自扫描光电二极管列阵（ＳＳＰＤＡ）接收器件，将直流信号转换成交流信号、微处理机处理，具有波长自动补偿功能。实验证明它比一般单频激光干涉仪具有较高的抗干扰性及测量精度，其分辨率为 ０．０２μｍ。     

高精度长光栅动态检测的新方法

根据双频激光干涉测量原理，针对进口设备HP5528激光干涉仪不能进行动态检测的缺点，提出了一种改进HP5528激光干涉仪并实现高精度长光栅动态检测的新方法，论述了长光栅长度误差的检测和长光栅莫尔纹信号质量的检测，其中包括激光信息处理、信号采集、计算机接口和算法。该方法不仅可以检测光栅尺的精度，还可以通过信号分析了解光栅尺制造过程中的误差源对光栅尺制造精度的影响，也可以实现对磁栅、线纹尺等长度计量元件进行高精度动态测量。     

双频激光外差式干涉经纬仪初步设想

近年来 ,随着激光与光电子技术的出现 ,使光电技术在科学研究与工程技术中得到了广泛的应用 ,在测量工作这一技术领域引起了重大变革 ,使测量工作向自动化、全数字化方向迈进了一步。双频激光外差式干涉经纬仪是一种光、电、机相结合的一起 ,其基本原理和一般的经纬仪不相同 ,但其附件部分的结构仍和一般的经纬仪相同。1　干涉测角原理概述由Ｈｅ———Ｎｅ激光器产生的激光载波 ,经过稳频系统的稳频 (进入调制期 ) ,然后射向改型后的迈克逊干涉体系。干涉仪的参考镜固定 (固定镜 ) ,活动镜同转动的圆盘联连在一起 ,通过圆盘的转动带动活动…     

二维光栅平面精密位移测量系统研究

文章利用二维衍射光栅作为测量基准进行平面微位移测量,采用偏振干涉的原理设计系统的光路。通过对干涉条纹的光电转换得到质量较好的正交信号,经对系统误差的补偿,把系统的测量结果与双频干涉仪进行对比,此系统可实现纳米级分辨率的二维平面测量。     

我院附属工厂生产MKS-01型迈克尔逊干涉仪

在近代物理学、光学和计量技术中,迈克尔逊干涉仪有着重要的应用。我院附属工厂成批生产的此种仪器,已广泛地被国内许多大专院校所采用。由于精度高,故不但可作为一般实验之用,而且可用于中级实验。本仪器的主要用途:一、测量He—Ne激光和纳光以及其它单色光的波长等;二、了解迈克尔逊干涉仪作为双光束干涉的特点;三、观察各种相干涉光的花纹,区别等倾干涉,等